初步研究与试采实践表明，出砂是制约天然气水合物储层高效安全开采的关键问题之一。对于未来科学合理的水合物储层防控砂决策，准确的出砂模拟与出砂规律预测是关键基础。区别于传统的石油与天然气储层出砂特点，天然气水合物储层出砂受水合物相变分解影响较大，使其出砂模拟更加复杂，出砂规律预测也更加困难。传统石油与天然气储层开采过程中的出砂预测主要基于储层岩石宏观破坏和出砂临界条件，或基于连续介质和流体力学理论，流体对储层物性的影响几乎可以忽略。
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关于复杂相变条件下的天然气水合物开采中的出砂模拟和预测研究目前处于初步阶段，其研究方法主要有两类：一类是基于传统岩石力学的宏观破坏机理，本构力学模型涉及线-弹性模型、弹-塑性模型、连续介质模型等；初步揭示了水合物储层的出砂规律。第二类方法主要使用商业软件进行数值模拟计算，其基本原理是建立温度-水力-应力-化学耦合(THMC)出砂模拟模型，使用TOUGH + HYDRATE、FLAC3D、PFC及ABAQUS等大型商业软件，建立软件之间的接口，进行求解或二次开发，实现天然气水合物储层开采过程中的生产动态模拟和出砂规律预测。
高效开采(防砂)完井实验室考虑储层岩石物性、水合物饱和度的宏观分布规律及地层砂粒度特征，构建颗粒级尺度的天然气水合物储层地层砂颗粒结构模型，在此基础上进行天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂过程和形态模拟，研究出砂机制和出砂形态及其影响因素。颗粒结构模型根据地层砂粒度分布曲线随机确定颗粒直径、圆球度系数及位置倾角，根据测井曲线利用随机方法表征颗粒胶结强度和水合物饱和度的随机非均质性分布和粒间应力。使用水合物强度比例系数和影响系数表征水合物分解对胶结强度的影响。根据构建的颗粒剥落判别模型，结合水合物分解模型，建立颗粒剥落孔道延伸扩展模拟及出砂形态模拟方法。并研发自主模拟软件，为水合物储层的出砂规律预测探索一条新的途径。
天然气水合物试采工作先后在日本南海海槽、加拿大Mallik矿场、美国阿拉斯加陆域以及中国南海海域等地区进行，出砂是造成产能降低、影响试采进程的普遍问题，防砂与控砂管理成为保障天然气水合物开发的重要措施之一。我国南海海域水合物储集层地层砂泥质含量高达25%以上，以中值粒径10-15μm的泥质细粉砂为主，水合物分解过程中井底涉及气液携砂复杂流动，挡砂介质针对泥质细粉砂的微观挡砂机制不明确，存在挡砂难度大的问题。
针对上述问题，高效开采(防砂)完井实验室使用粒度中值为10.13μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒四类挡砂介质在20-80μm精度下进行挡砂模拟实验，使用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡三个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率约为5-10%左右。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的三种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1μm2，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，为水合物储层的防控砂优化提供基础。
高效开采（防砂）完井实验室近年来致力于天然气水合物出砂防控研究，取得如下成果和知识产权，欢迎交流合作。
●软件著作权：天然气水合物储层超细泥质粉砂控砂参数优化设计软件NGH_SCD V1.0，软件著作权，2020SR1588067
●软件著作权：天然气水合物储层结构建模与可视化出砂模拟软件NGHSS V1.0，软件著作权，2020SR1586860
●发明专利： 一种天然气水合物储层多分支水平井砾石充填模拟实验系统，发明专利，.
●发明专利：一种井底防砂介质堵塞与挡砂综合工况模拟及预测方法，发明专利，.
●发明专利：出水气井和天然气水合物井防砂筛管及其防砂控水方法，发明专利，ZL202010220577.9
●发明专利：—种具有分流作用的改性复合容腔控砂完井筛管，发明专利，.
●发明专利：降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置，发明专利，ZL201910564840.3
●发明专利：一种裸眼井外包裹膨胀充填防砂方法，发明专利，ZL201810179719.4
●发明专利：一种适用于粉细砂防砂的多层多粒级复合预充填筛管，发明专利，ZL201810176099.9
●发明专利：一种弱胶结砂岩油藏微观出砂可视化模拟实验装置及其应用，发明专利，ZL201710931454.4
●学术论文：Microcosmic retaining mechanism and behavior of screen media with highly argillaceous fine sand from Natural Gas Hydrate Reservoir，Journal of Natural Gas Science and Engineering，202001
●学术论文：Microscopic sand production simulation and visual sanding pattern description in weakly consolidated sandstone reservoir，Petroleum Science，202112
●学术论文：天然气水合物储层防砂介质挡砂模拟试验与评价方法，中国石油大学学报（自然科学版），202010
●学术论文：天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制，石油学报，202010
●学术论文：泥质粉砂水合物储层砾石充填介质泥-冰复合堵塞规律及其对产能影响，石油钻探技术，202206
●学术论文：天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂数值模拟，中国石油大学学报（自然科学版），201912
●学术论文：水合物储层高泥质超细粉砂筛管挡砂机制及控砂可行性评价试验，中国石油大学学报（自然科学版），201812
●学术论文：水合物分解区地层砂粒启动运移临界流速计算模型，海洋地质与第四纪地质，201710
